【摘要】：彈光調(diào)制技術(shù)是基于雙折射的光學(xué)偏振調(diào)制技術(shù)。彈光調(diào)制器(Photo-elastic Modulator,PEM)諧振工作時,交流高電壓驅(qū)動壓電石英晶體諧振對彈光晶體加以周期性變化的機(jī)械應(yīng)力,使得彈光晶體發(fā)生形變從而開始振動,并產(chǎn)生周期性變化的雙折射,進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對入射光的相位調(diào)制�，F(xiàn)階段常用的PEM具有較寬的光譜窗口(從深紫外到太赫茲波段)、較高的工作頻率(一般為40至80kHz)、較大的通光面積和孔徑、較高的調(diào)制純度和調(diào)制效率等,PEM已被廣泛應(yīng)用于偏振相關(guān)領(lǐng)域,例如在光譜偏振成像、瞬態(tài)光譜測量、生化傳感等方面。但是彈光調(diào)制器在工作過程中會受到自身熱耗散影響,致使彈光晶體內(nèi)部溫度升高,固有頻率隨溫度漂移引起彈光調(diào)制器的不穩(wěn)定,存在相位延遲量波動等問題。首先,本文研究了彈光調(diào)制器的工作原理、彈光調(diào)制器的動態(tài)模型以及溫度引起彈光調(diào)制器諧振頻率漂移的原理,然后分析了影響彈光調(diào)制器穩(wěn)定性的因素。其次,設(shè)計了彈光調(diào)制器的高壓驅(qū)動電路、基于FPGA的DDS方波時鐘信號發(fā)生器以及FPGA外圍電路,使用數(shù)字鎖相技術(shù)采集探測器輸出信號的倍頻數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)分析處理方面,通過VC++程序分析計算經(jīng)FPGA串口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理過程中采用了優(yōu)化的爬山搜索算法,計算二倍頻與四倍頻的比值,通過與相位延遲量?_0線性擬合得到倍頻比值與?_0的函數(shù)關(guān)系,實(shí)時調(diào)整整個彈光調(diào)制系統(tǒng)的諧振頻率,讓彈光調(diào)制器的相位延遲量保持在允許的誤差內(nèi),使彈光調(diào)制器處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。最后,對彈光調(diào)制器穩(wěn)定性控制系統(tǒng)各個模塊進(jìn)行功能測試,搭建實(shí)驗(yàn)平臺測試彈光調(diào)制器的穩(wěn)定性,經(jīng)測試控制系統(tǒng)可使相位延遲量誤差降到0.01%,該誤差可使彈光調(diào)制器保持穩(wěn)定工作,由此可證明本系統(tǒng)可以穩(wěn)定彈光調(diào)制器,滿足實(shí)際實(shí)驗(yàn)要求。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN761;TP301.6
【圖文】：

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本文編號：2760931